供热运行调节及热网平衡浅谈

供热运行调节及热网平衡浅谈

付海涛

大庆油田矿区事业部物业管理二公司东湖物业管理二分公司黑龙江大庆163452

摘要：供热系统的运行调节工作非常重要，而且是一项理论性很强的系统工程，必须认真对待，才能使供热系统在确保供热质量的前题下安全、稳定、经济地运行。通过对集中供热企业锅炉运行，实现节约能源与用户热需求相平衡的可能性。消除供热中存在的水平热力失调和纵向热力失调现象，实现按需供热，经济供热，合理供热，以最小的热量消耗换取热用户满意的最好的社会效益，保护生态环境做出贡献。

关键词：集中供热；锅炉燃烧；热网平衡

随着城市集中供热规模的不断扩大，供热系统运行调节复杂度及困难度也随之加大。集中供热是我国目前冬季采暖供热的主要方式，但受到不同区域采暖结构、采暖方式和采暖管网的影响，区域间甚至是同一区域内热力失调现象普遍存在，给供热单位的稳定运行造成严重影响。如何用最小的耗煤量和最小耗电量使锅炉稳定运行且随时恰好满足不断变化的输出功率要求，消除供热中出现的失调现象，是我们供热运行调节急需解决的问题。

一、供热系统运行调节工作的重要性

供热系统的运行调节工作，是确保供热系统供热质量和安全、稳定、经济运行的关健环节。它必须在供热理论的全面指导下进行，是涉及到供热系统各个组成部份协调工作的系统工程。各供热企业必须充分认识它的重要性，一定要把它放在各项工作的首位。大量事实证明：一些中、小型的供热企业往往不重视这项工作，甚至不知道供热是一项科学性、技术性、社会性很强的系统工程。往往在供热系统的建设、运行和管理上都不按科学办事，造成了大量建设资金的浪费和能源的浪费。不但运行费用高、供热质量差，而且给社会的安定带来影响。因此，对于运行调节工作必须给予充分的重视。

二、集中供热锅炉运行控制

锅炉的燃烧过程是一个非线性、时变、大滞后、多变量耦合的复杂过程，受煤质、给煤量、鼓风量等诸多因素影响。燃烧的最优风煤比是动态的，风煤比必须随负荷、煤质等因素的变化而变化，才可使燃烧效果始终保持在最佳状态。传统控制方法及存在的问题如下：

1、固定风煤比控制：这种方法在链条炉上应用最多，它属于开环控制。这种方法根据给煤量通过查表和插值确定鼓风量，这种控制不能处理煤质、给煤等的小幅波动和大幅变化，而这些变化往往是不可避免的。所以这种方式存在本质上的弱点，是粗放的控制方式。

2、烟气含氧量控制：这种方法在理论上是合理的，并且可以实现闭环控制。但实际运行中受多种因素的影响，往往难于达到预期效果。特别在锅炉密封存在问题的情况下，这种方法甚至无法操作。另外氧化锆价格较高且使用寿命短，也是这种方法难于应用的原因。

3、炉温寻优控制：采用炉温寻优控制是一种试图实现闭环优化燃烧控制的方法。但是这种方法即使能找到最佳工作点，由于受到各种干扰因素影响，很难稳定运行，甚至产生振荡，炉温是寻优了，可能火床只有半膛火了。同时，受到回水假温度、小循环导致的温度假象影响，给司炉人员的调节造成极大困难，以至于在外界温度起伏较大的天气中，“天气越热供热温度越高，天气越冷供热温度越低”，用户抱怨较高。

三、集中供热热力管网调节

热网的平衡调节参数包括：一网的、二网的、二网分支的流量、温度、压力、热量，室外的温度、用户的温度、补水箱的液位、水泵电机的参数等等。绝非是一个单一参数所能够统揽和概括的，结果就是以偏概全、顾此失彼。目前普遍存在的情况是：

1、热力不平衡导致冷热不均，进而导致投诉量增大，供热部门被迫直接增大热源解决不热户，造成供热部门的能源浪费和高成本。造成这个被动局面的重要根源是传统平衡管理理论方法的可操作性问题—以静制动。

2、套用热网静态设计理论来管理动态运行的热网，南辕北辙，脱离实际。以各热力站流量的平均分配视同为热力平衡，流量平衡是热网系统的静态设计概念；流量平衡基础上的温度管理方法同样不能确保实现热力平衡，它是不断改头换面的难以操作的假热力平衡方法。

3、粗放的供热方式是：在连续多天气温变化不大时，以每天的夜间低气温为需求，数天恒定供热。尤其在热网不平衡情况下，热源被迫升温，由此又叠加了一块供热增幅，这种“漫灌”方式，必将造成大量的能源浪费。要想做好热网平衡调节，我们应先弄清楚两个问题：

首先，一次网水量平衡，就是在保障最不利环路具有较好的水力工况的情况下，按各热力站供热面积大小分配一次网的循环水量。该方式只有在所有热力站换热器选型合理且换热系数相等的前提下才能实现各热力站热量平衡。但是前提是不可能成立的。原因有三：第一，建设初期，考虑扩容需要，一般选择较大功率的换热器，各换热站的供热面积与换热器功率不匹配；第二，换热器工作一定时间后，均存在结垢现象，且结垢情况不等，造成换热系数不同；第三，二次网的设备配置和运行工况也不一定“配合”一次网。如堵塞、旁通、短路等问题。

其次，二次网回水温度平衡，即通过调节一次网循环水量达到各个热力站的回水温度相等，以此来反映热量平衡。该方式在假设所有热力站的二次网平衡的前提下是基本成立的，但由于局部热力站的二次网的不平衡是经常的事情，例如某热力站距离较近的分支循环水量大，回水温度高，远处死循环或循环量很小，整体反映二次网回水温度高，按照该方式调节就会减少一次网的循环水量，则造成该热力站供热效果更加不好。

4、对供热系统施实运行调节工作的主要目的：就是在确保室温合格的前提下实现按需供热和按需用热。也就是同时达到既保证供热质量又节约能源的两个目的。运行调节工作主要在供热系统的三个部位按三种方式完成：

（1）热源厂随气温变化按“集中调节”方式实现“按需供热”；

（2）热力站随气温变化按“局部调节”方式实现“按需取热”；

（3）热用户在确保室温合格的前提下按“个体调节”方式实现“按需用热”。

5、供热是周期性工作，既平衡又有差异性

供暖期的大部分时间段，环境平均气温变化是不大的，因此一个取暖季可看作由多个相邻稳定的天气区间和突发的寒、暖流区间组成。

小周期———气温变化大。在120-180多天的取暖季里，气温是日复一日的昼升夜降的循环变化过程。，每天里气温的变化高达10℃左右（严寒地区大些）。

大周期———气温变化小。在120-180多天的取暖季里，气温是一天天缓慢变冷又逐渐转暖的平稳降温和升温过程。每天之间的平均温度变化基本小于1℃。

大小周期都要抓，把节能供热量化到每天的每时每刻。分析表明，在初、末寒期昼夜10℃温差变化对应的供热量需求差别有40%左右，在严寒期也有20%左右。抓住以往被经常忽视的小周期，执行看当天的天气、区分昼夜温差变化的供热方式是非常必要的。相比较而言，由初寒、严寒、末寒构成的大周期，相对于每一天的供热，节能潜力反而处于次要位置。

集中供热系统能耗偏高的原因复杂，通过对集中供热锅炉运行到用户采暖全过程进行多年管理得到的一些体会和初步探讨。目前，我国的集中供热规模已经相当可观，但由于种种原因造成的燃料、电能的浪费是非常惊人的。因此随着我国城镇集中供热事业的发展，如何解决好能耗偏高这一问题将是十分迫切的任务。笔者认为，应用先进的数字化管理，加上科学设计、科学施工、科学管理是建立整体节能社会的关键。

参考文献：

[1]石兆玉.供热系统运行调节与控制［M］.清华大学出版社，2012

[2]齐玲、王晓峰.分阶段改变流量质调节中流量的确定［J］.节能，2014年